返回
顶部
【热点文章推荐】GC-MS结合化学计量学方法分析艾叶挥发油成分

GC-MS结合化学计量学方法分析艾叶挥发油成分

段迪*1, 3,梁惠媛1,吴秋霞1,李杰2,黄建香2, 3,林泽斌*2, 3, 4,周春晖1,李静1,邓毛程1


(1. 广东轻工职业技术学院  食品与生物技术学院,广东 广州  5103002. 广东暨晴生物医药科技有限公司,广东 惠州  516081;3博罗县康祥岭南本草农业科技有限公司,广东 惠州  516100;4. 国家中药现代化工程技术研究中心康养资源分中心,广东 珠海 519090)

摘要


为了建立区分艾叶挥发油产地的数学模型,通过GC-MS结合化学计量学的方法,艾叶挥发油化学成分进行分析,以面积归一化法测定各组分的相对百分含量,并定量研究桉油精、樟脑、龙脑、β-石竹烯、氧化石竹烯等五种代表性成分。水提艾叶挥发油中桉油精的含量最高达到27.89 mg/g。超临界CO2萃取-分子蒸馏(SFE-MD得到的艾叶挥发油桉油精含量不高,有较大损失。水提挥发油成分多集中在低沸点馏分,高沸点馏分缺失明显。PCAOPLS-DA建模并识别挥发油样品,模型可有效区分汤阴北艾、罗浮山红脚艾等不同品种。同时筛选出标记化合物,对艾叶挥发油鉴别借鉴意义。

引言

艾叶是菊科多年生灌木状草本植物艾(Artemisia argyi Lévl. et Vant)的干燥叶片,中国药典记载其性温,味辛、苦,归肝、脾、肾经,具有理气血、逐寒湿等功效。艾叶挥发油是艾叶的有效成分,其主要成分有萜品烯醇-4β-石竹烯、蒿醇、芳樟醇、樟脑、龙脑、桉油精等。石竹烯可以镇咳、抗菌,桉油精可以解热、消炎、抗菌、驱蚊,樟脑可以通关窍、杀虫止痒、消肿止痛,龙脑也是具有抗菌活性的物质。艾叶挥发油可以开发成驱蚊等功效性挥发油产品。

艾叶挥发油常用的提取方法有水蒸气蒸馏法、超临界CO2萃取法、石油醚提取法等。石油醚提取方法易造成溶剂残留,影响了挥发油的品质。水蒸气蒸馏法工艺和设备成本低,目前应用最广,但水蒸气蒸馏法效率低,蒸馏时间长,而挥发油本身具有热敏性,长时间的高温蒸煮会影响精油质量。相比之下,超临界CO2萃取法,速率更快,条件更温和,不存在溶剂残留问题,是高端精油的首选制备工艺。超临界CO2萃取得到的挥发油,也需要精制才能得到最终产品,文献中报道最多的是精制方法是乙醇法和分子蒸馏法。分子蒸馏法尤其适用于热敏性体系,同时经分子蒸馏分离可得到除挥发油以外的重油以及蜡质组分,这些组分也可以应用在不同的化妆品领域,使得超临界CO2萃取-分子蒸馏(SFE-MD)工艺的经济性得到了整体的提高。

艾叶挥发油的品质决定了其价值,有必要开发新方法鉴别艾叶挥发油的原料道地性,从而对其品质做出客观评价。本文对水蒸气蒸馏法、SFE-MD法得到的挥发油组分,建立GC-MS分析方法并对其化学成分开展定性、定量分析研究,同时结合化学计量学建立模型,对不同产地的挥发油进行识别,对艾叶挥发油品质鉴定有借鉴意义



正文部分

1  实验部分

1. 主要仪器与试剂

1.2  实验方法

1.2.1  艾叶挥发油理化性质检验

艾叶挥发油的理化性质结果见表2

1.2.2  GC-MS条件

优化了进样口温度、升温速率等条件,见图1,方法1升温速率较快,样品检测时间短,但样品分离度不够好。在方法1的基础上,减缓升温速率得到方法2,方法2样品加测时间长。

1.3  溶液的配

1.3.1  对照品溶液的制备

1.3.2  供试品溶液

精密称量适量艾叶挥发油样品,分别加入到1ml容量瓶中,以正己烷定容,保证样品完全溶解。经微孔滤膜过滤后,即为供试品溶液。

1.4  样品含量的测定

1.2.2 GC-MS条件分别对艾叶挥发油样品进行测定,平行3次取平均值,计算桉油精、樟脑、龙脑、β-石竹烯、氧化石竹烯的含量,结果见表4

1.5 主成分分析(PCA)与正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)分析

将挥发油GC-MS样品数据(S2-S13)导入SIMCA 16软件用于多变量分析。首先采用PCA法对数据进行分析,获得数据间整体聚类的关系。然后采用OPLS-DA方法对12个样品的差异进行可视化分析,并计算相应的变量重要性(VIP),对VIP1的变量进行非参数检验。最后选择VIP1P0.05的变量作为鉴别艾叶挥发油来源的潜在标记化合物。

 

2  结果与讨论

艾叶挥发油(S5)按照前述色谱方法的得到的总离子流图见图2

2.1 组分与含量

水提艾叶挥发油中桉油精的含量最高达到27.89 mg/gSFE-MD得到的艾叶挥发油桉油精含量不高,可能由于桉油精沸点较低,在分子蒸馏段损失较大。水提挥发油有25个成分,主要是低沸点馏分,高沸点馏分缺失比较明显。罗浮山红脚艾挥发油中龙脑、β-石竹烯和氧化石竹烯的含量明显比汤阴北艾挥发油要高,可以预见艾叶品种对其挥发油品质有较大影响。

2.2 不同挥发油成分比较

利用SIMCA16.0软件对不同产地艾叶挥发油样品S2-S13 GC-MS数据进行PCA分析,结果见图3,可以观察到根据依据艾叶品种,样品展现比较好的聚合度,前两个成分解释了总方差的89%为了寻找可能的区分不同艾叶来源挥发油的潜在化学标记物进一步采用有监督的模式识别方法OPLS-DA进行分析[18, 19]OPLS-DA得分图见图4,可以清晰的看到,12个样品被分为2组,其中R2Y =0.998Q2 =0.937,表明模型的分类效果良好。OPLS-DA的结果表明,不同艾叶品种的艾叶挥发油成分存在较大的差异。

3  结论


结论

本文针对水蒸气法、SFE-MD法得到的艾叶挥发油组分,建立了GC-MS分析方法,并对挥发油中的桉油精、樟脑、龙脑β-石竹烯、氧化石竹烯进行定量研究,发现艾叶品种对其挥发油组成有较大影响。水提艾叶挥发油中桉油精的含量最高达到27.89 mg/gSFE-MD得到的艾叶挥发油桉油精含量不高,可能由于桉油精沸点较低,在分子蒸馏段损失较大。水提挥发油有25个成分,主要是低沸点馏分,高沸点馏分缺失比较明显。在SFE-MD样品中,主要成分为4-侧柏醇、龙脑、樟脑、4-萜烯醇4-异丙基-1-甲基-2 环己烯-1-β-石竹烯等。针对不同产地艾叶得到的艾叶挥发油,对其GC-MS组分含量结果以PCAOPLS-DA方法建立模型,在OPLS-DA模型中,12个样品被分为2组,其中R2Y =0.998Q2 =0.937,表明模型的分类效果良好,能够实现对艾叶挥发油产地的识别。在此基础之上,筛选出艾叶挥发油中潜在的标记化合物,对区分艾叶挥发油的品种具有借鉴意义。本文所提及的模型识别技术,未来可继续深入研究不同工艺提取的艾叶挥发油的鉴别、艾叶挥发油掺假识别等领域,具有较好的应用前景。


引用本文段迪,梁惠媛,吴秋霞,等.GC-MS结合化学计量学方法分析艾叶挥发油成分[J].化学试剂, 2021, 43(10): 1313-1321.